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基于Protues的Arduino學(xué)習(xí)07-DS18B20與數(shù)字式溫度測量的實現(xiàn)
這次我們使用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)溫度測量，并且串口輸出溫度測量值。
DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化單總線智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。從DS18B20讀出信息或?qū)懭胄畔H需要一根線(單總線)讀寫，總線本身也可以向所掛接的設(shè)備供電，而無需額外電源。
DS18B20的性能特點如下:
（1）單線接口方式實現(xiàn)雙向通訊；
（2）供電電壓范圍：+3.0V～+5.5V，可用數(shù)據(jù)線供電；
（3）測溫范圍：-55～+125℃。固有測溫分辨率為0.5℃。
（4）通過編程可實現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式；
（5）支持多點的組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單總線上，實現(xiàn)多點測溫。
DS18B20的外形及管腳排列如圖1所示，DS18B20引腳定義：(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；(2)GND為電源地；(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。
圖1 DS18B20封裝圖
首先，我們需要proteus仿真里面添加DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，在元器件搜索欄中輸入“DS18B20”，并添加至元器件選擇欄中，如圖2所示。并將其DQ管腳接至數(shù)字口2腳，也就是ATmega328P的4管腳，同時接10kΩ的上拉電阻，VCC接至+5V，GND接至地端，修改后的Arduino
UNO仿真圖如圖3所示。
圖2
添加DS18B20傳感器
圖3 修改后的Arduino UNO仿真板
雙擊DS18B20、右擊選擇編輯參數(shù)屬性（第二項）如圖4所示、或者左擊選中DS18B20然后按下ctrl+E，會彈出如圖5所示的DS18B20設(shè)置框。設(shè)置框里有內(nèi)部序列號【注】、當(dāng)前溫度值、調(diào)節(jié)的最小變化量。
【注】內(nèi)部序列號用于單總線上掛有多個DS18B20的情況下，甄別不同的傳感器。只有內(nèi)部序列號相同的DS18B20才會響應(yīng)單總線上的命令并作出相應(yīng)的響應(yīng)。
圖4 選擇“編輯屬性”一項
圖5 DS18B20傳感器參數(shù)設(shè)置欄
DS18B20設(shè)置完成后，下面進入Arduino編程部分。首先，在網(wǎng)上下載DallasTemperature的庫文件，然后解壓放置在arduino的libraries文件夾下面，啟動arduino
IDE，進入example中的DallasTemperature中選擇simple文件并打開，如圖6所示。
圖6 打開DS18B20例子
Arduino代碼清單：
#include
<OneWire.h>
#include
<DallasTemperature.h>
// Data wire is plugged into port 2 on the Arduino
#define ONE_WIRE_BUS 2
// Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire
devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
// Pass our oneWire reference to Dallas
Temperature.
DallasTemperature sensors(&oneWire);
void setup(void)
{
}
void loop(void)
{
}
編譯成功之后，導(dǎo)入proteus仿真軟件進行仿真。通過調(diào)節(jié)DS18B20的溫度值，可以看到串口輸出的溫度數(shù)值，以及與DS18B20設(shè)置的標準值之間的誤差。【注】溫度為0℃、25℃、50℃和100℃的仿真圖如圖7、8、9、10所示。
【注】由于仿真環(huán)境為理想環(huán)境，傳感器為理想模型，僅能驗證能否對傳感器進行讀寫操作，初步地驗證程序的正確性。實際測量過程中，測量溫度與實際溫度會有一定的誤差，誤差大小和傳感器、環(huán)境等都有關(guān)系。
圖7 溫度為0℃時的情況
圖8 溫度為25℃時的情況
圖9 溫度為50℃時的情況
圖10 溫度為100℃時的情況
圖8 溫度為25℃時的情況
圖9 溫度為50℃時的情況
圖10 溫度為100℃時的情況
最后奉上視頻：